疲劳分析(abaqus疲劳分析)

疲劳分析的意义

肌肉运动能力下降是运动性疲劳的基本标志和本质特性。自本世纪以来，研究人员从不同的角度对运动性疲劳进行了大量的研究，提出运动应激性代谢加强的负效应可能是运动性疲劳发生的根本原因，如代谢基质的耗竭、代谢产物的堆积、代谢环境的酸化。它们通过多种渠道可能引起肌纤维结构完整性、能量供应、神经体液调节等的改变，导致运动肌肉收缩和舒张功能障碍。所以，运动能力下降即疲劳发生是其必然结果。
在1982年的第5届国际运动生物化学会议上，运动性疲劳定义为：“机体的生理过程不能持续其机能在一特定水平或不能维持预定的运动强度。”力竭是疲劳的一种特殊形式，是在疲劳时继续运动，直到肌肉或器官不能维持运动，即为力竭。
这个疲劳定义的特点是：
(1)把疲劳时体内组织、器官的机能水平和运动能力结合起来评定疲劳的发生和疲劳程度；
(2)有助于选择客观指标评定疲劳。
例如，在某一特定水平工作时单一或同时使用心率、血乳酸、最大摄氧量和输出功率来评定疲劳。
运动性疲劳发生的部位及变化：
运动性疲劳在人体中可分为躯体性疲劳和心理性疲劳，这两种不同性质的疲劳具有不同表现形式。躯体性疲劳主要表现为运动能力下降；心理性疲劳主要表现为行为的改变。人体的各个部位，从中枢大脑皮层细胞到骨骼肌基本收缩单位都能产生疲劳。根据研究结果，将躯体性疲劳分为中枢疲劳和外周疲劳。中枢疲劳是指缺乏动机、中枢神经系统的传递或募集发生改变。外周疲劳包括接点传递、肌肉点活动和肌肉收缩活动能力下降。这里仅阐述躯体性疲劳。

SolidWorks中疲劳分析

们注意到，即使引发的应力比所允许的应力极限要小很多，反复加载和卸载在过一段时间后也会削弱物体。这种现象称为疲劳。每个应力波动周期都会在一定程度上削弱物体。在数个周期之后，物体会因为太疲劳而失效。疲劳是许多物体失效的主要原因，特别是那些金属物体。因疲劳而失效的典型示例包括，旋转机械、螺栓、机翼、消费产品、海上平台、船舶、车轴、桥梁和骨架。
线性和非线性结构算例无法预测疲劳所导致的失效。它们会计算专为指定约束和载荷环境设计的反应。如果遵守了分析假设，并且算出的应力在允许的限制范围内，则它们认为无论应用多少次载荷，该设计在此环境中都是安全的。
静态算例、非线性算例或时间历史线性动态算例的结果可用作定义疲劳算例的基础。某一位置发生疲劳失效所需的周期数取决于材料和应力波动。对于特定材料而言，这些信息由曲线（称为 SN 曲线）给出。
疲劳失效的阶段
疲劳失效有三个阶段：

阶段 1。材料中形成一处或多处裂纹。材料的任何位置都可能形成裂纹，但通常发生的位置是边界面，因为这里有更高的应力波动。裂纹产生的原因有很多。材料细微结构的缺陷以及加工或处理引起的表面刮擦都是其中的原因。

阶段 2。部分或所有裂纹因继续应用载荷而增大。

阶段 3。设计为容忍所应用载荷的能力继续恶化，直到失效发生。
疲劳裂纹开始于材料表面。加强模型表面可以延长模型在疲劳下的寿命。
雨流循环记数方法
雨流周期计数方法提取可变振幅载荷历史的成分。该软件如下所示实施该方法：
1. 从载荷历史提取凸凹点。
2. 如果需要，可附加一个数据点来确保第一个和最后一个数据点的高低幅度相同。
3. 检查凸点并重新排序数据，以使最高的凸点成为第一个点和最后一个点。
4. 开始记入凸点的个数，如下所示：
a. 考虑前四个凸凹点（1、2、3 和 4）。如果第二段在垂直方向上短于第一和第三段（即 b 小于 a 和 c），将计数雨流周期。

雨流循环记数方法的应用 快速计数
当疲劳算例是指一个静态算例并且只有一个可变振幅事件时，则使用快速计数。在这种情况下，程序将直接从原始记录中提取箱信息。然后，它将评估每个箱在每个节产生的损坏并计算累积损坏。
完全分析
如果使用了多个可变高低幅度事件，程序将计算各个点的应力，以及时反映每个节的各个可变高低幅度记录。在每个节处，程序将组合应力并提取雨流箱，这些雨流箱将在随后用于评估损坏情况。
当可变振幅记录与多个有不同变换或间隔的算例关联时，也要使用完全分析。
矩阵图表 (Matrix Charts)
矩阵图表只适用于具有可变高低幅度事件的算例。雨流方法将交替应力和平均应力分为箱，箱表示载荷历史的构成。雨流图表是一个 3D 直方图，其中 X 轴和 Y 轴分别代表交替应力和平均应力。Z 轴代表为雨流图表的每个箱所记的循环数，或由损坏的矩阵图表箱所导致的部分损坏。

位置。设定图表的位置。

最差损坏位置。要求绘制最差损坏位置的图表。

预定义的位置。在运行疲劳算例之前，从在疲劳结果选项 PropertyManager 中要求的一组位置中选择一个位置。

类型。设定图表的类型。

雨流矩阵图。图表的 Z 轴表示为箱统计的循环数。

损坏矩阵图。Z 轴表示在指定位置处由每个箱所导致的部分损坏。

单位。设定要在图表中使用的应力单位。
疲劳结果选项
结果选项 PropertyManager 使您能够设定疲劳算例结果的选项。

疲劳计算。要求在所有节或边界节处进行损坏计算。

整个模型。在模型的所有位置（节）计算损坏。在装配体中，裂纹可能出现在模型中材料不同的两个零件的接合处。在大多数其它情况下，裂纹出现在模型边界处。

仅限曲面。仅在边界节处计算损坏。使用此选项可节省时间，因为所需的计算较少。时间的节省对具有多个可变高低幅度疲劳载荷的大型问题而言至关重要。

矩阵图位置。设定可以在其中绘制雨流矩阵图的位置（顶点和参考点）。
添加事件(可变)
添加事件（可变）PropertyManager 使您能够为疲劳算例定义可变振幅事件。您可以为一个疲劳算例定义多个疲劳事件。可变振幅疲劳事件参引一个或多个静态算例，或参引非线性或模态时间历史动态算例中的某一特定求解步长。

装载
·

获取曲线。打开载荷历史曲线对话框以定义曲线数据。您可以手工定义曲线或装入预定义的历史。
Simulation 曲线库包括 SAE 中的范例载荷历史曲线。
o 视图。绘制载荷历史曲线。
o 研究相关联 。设定参考静态算例。
o
§ 编号。算例记数。对于每个可变振幅事件都只允许一个算例。
§ 算例。设定参考静态算例。在此单元格中单击可从下拉式菜单中选择算例。算例列表中仅包括与当前激活的配置关联的算例。
该程序将使用线性理论。如果静态算例包括非线性效果（例如接触或大型位移），则比例结果无效。
§ 比例。使用此比例因子将可变载荷历史曲线的振幅与算例中的载荷相关联。您不能按比例缩放在非线性算例中定义的载荷。
例如，如果这些振幅是以伏特为单位测量的，则比例因子必须将伏特与算例中的载荷相关联。
假定您在参考静态算例中向一个面应用了 500 牛顿的力，而载荷历史曲线在相同面上测量该力，并且在该面中 800 牛顿的力对应的测量值是 1.2 伏特。在这种情况下，应使用的比例因子是 (800/1.2)/500=1.92
假定载荷历史曲线测量某一位置某一方向的应变。在这种情况下比例应为 (1/s)，其中 s 是参考静态算例中相同位置相同方向的应变。
从研究中查找 s 时，可能需要计算数个要素的平均应变。
如果模型承受多个载荷，请在每个算例中使用一个载荷定义多个算例。然后，您可以使用适当的比例因子为每种载荷情况定义一个事件。

选项。
·
o 重复次数。将曲线数据重复指定的次数。

o 事件开始时间。使用此条目来确定所选的多个事件的时间。如果只为算例定义单一事件，则此输入内容将被忽略。

希望对您有帮助。

abaqus中如何使用疲劳分析？

ABAQUS是一种有限元素法软件，用于机械、土木、电子等行业的结构和场分析。

它的软件功能中就有疲劳分析，具体是根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估。

根据疲劳公式自己计算

可以先应用ABAQUS软件进行20KN载荷应力分析（其中设置了2个分析步15KN和20KN,而且每个分析中设置增量步0.2），ABAQUS完成应力分析后，再输入fe-safe疲劳计算软件的，请在导入过程中需要选择20KN时的最后1个增量步。

这个属于静载或稳态载荷；如果是其他的动态载荷就还要根据情况而定。

如果是要导入其他软件来计算疲劳寿命，那就要看该软件的要求了。

ansys中进行疲劳分析的理论依据

ansys中进行疲劳分析的理论依据。根据查询相关公开资料显示，疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类，高周疲劳是当载荷的循环重复次数高如1e4至1e9的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳Stress-bad用于高周疲劳，低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳strain至bad应该用于低周疲劳计算。

材料疲劳失效分析的实验方法有哪些

6.疲劳实验方法及疲劳曲线：
原理：用小试样模拟实际机件的应力情况，在疲劳试 验机上系统测量材料的疲劳曲线，从而建立疲劳极 限和疲劳应力判据。
试验设备：最常用的旋转弯曲疲劳试验机 将相同尺寸的疲劳试样，从0.67σ 范围内选择几个不同的最大循环应力σ 别对每个试样进行循环加载试验，测定它们从加载开始到试样断裂所经历的应力循环次数N ，然后将试验数据绘制成σmax －N曲线或 max-lgN曲线，即疲劳曲线。
二、疲劳试样 适用于旋转弯曲疲劳试验机上的光滑试样其尺寸形状如图所示，其直径d可为6mm、7.5mm、 9.5mm。
三、试验程序 将试样装入试验机，牢固夹紧并使其与试验机主轴保持良好同轴。 旋转时，试样自由端上测得的径向跳动量应不大于0.03mm。空载运转，在主轴筒加力部位测得 径向跳动量不应大于0.06mm。加力前必须检定 上述值。装样时切忌接触试验部分表面。 试验速度范围900～10000r/min。同一批试验的试验速度应相同。不得采用引起试样共振的试验 速度。
三、试验程序 试验一直进行到试样失效或达到规定循环次数时终止，试验原则上不得中断。 试样失效标准为肉眼所见疲劳裂纹或完全断裂。试样失效如发生在最大应力部位之外，或断口有 明显缺陷或中途停试发生异常数据，则试验结果 无效。
四、测定条件疲劳极限 应力增量一般为预计条件疲劳极限σ-1 的3％～5％。 试验应在3～5级的应力水平下进行，第一根试样的应力水平应略高于预计的条件疲劳极限。根据上根 试样的试验结果是破坏还是通过，即试样在未达到 指定寿命10 周次之前破坏或通过，决定下一根试样的应力降低或升高，直到完成全部试验。

在用msc.fatigue做疲劳分析前，为什么要先做静力学分析，所用的静力载荷是循环载荷的最大值吗？

做静力分析是为了获取应力或者应变状态，msc.fatigue在做疲劳分析时是对由静力分析时得到的应力结果进行处理，而不是重新提交计算。这种处理可以理解为：

假设在静力分析时，加载100N的力，节点1应力 200MPa。在疲劳分析时加载 1000*sin(w*t)的周期载荷，那么在载荷最大值（1000N）时所得到的节点1的应力就是2000MPa。这是因为，疲劳分析时认为其是线性状态，载荷和结果成同样的倍数关系。

静力载荷的取值：理论上来说可以时任意的，这是因为msc.fatigue在做疲劳应力处理时，会对静力分析得到的应力首先做归一化处理，归一化因子由链接载荷时的 load magnitude 决定。比如上边的例子可以有三种加载方式

1. 静力载荷 100N，疲劳载荷1000*sin(w*t)，load magnitude :100

2. 静力载荷1N， 疲劳载荷1000*sin(w*t)，load magnitude :1

3.静力载荷1000N，疲劳载荷1*sin(w*t),load magnitude：1

4.静力载荷20N，疲劳载荷1000*sin(w*t)，load magnitude：20

这四种加载方式得到的结果是一样的。